今天给大家分享一个“魔鬼”科研神器，直接看演示——
怎么样？想不想装一个在实验室门口，每天都能听到直击灵魂的一问呢？好消息，项目资料分享给大家。下拉文末获取资料，同时还有加赠送书福利！
除了可以作为科研督促神器之外，在疫情特殊时期，这个项目还可以放在食堂、超市等公共场所门口，提醒过往人群测体温、戴口罩。
硬件功能设计
项目实现过程非常简单，原理就是：采用热释电红外传感器检测是否有人经过，如果有人经过就触发录放音电路，播放提前录制好的音频，再经过功放电路驱动扬声器发声。
RDB223是一款数字热释电红外传感器，它的工作电流仅有10uA，触发传感器后，会输出高电平，触发录放音电路播放录制好的音频。
基于ISD1820的录放音电路，可以记录和播放8-20秒的音频信号，它可以直接驱动8欧姆的扬声器，也可以连接外置的功率放大器使用。
最后是音频功放电路，在需要时可以启用该电路以获得更大的输出音量，但会增加系统的功耗。
“特殊”的电源供电设计
你以为这个项目就这么简单吗？下面才是重点：系统采用的是太阳能电池和超级电容配合供电，不需要更换电池，也不需要充电，自给自足就可以完成系统的正常运营。
这样设计还要归功于TI的集成超级电容管理的低静态电流双向DC-DC变换器TPS61094（TPS61094的详细介绍点击这里回看）。TPS61094掌管系统中三个电源端口的能量路径：
当环境光照强时，TPS61094 进入 Buck_on 模式，太阳能电池板不仅可以为输出的负载提供电源，同时可以打开旁路场效应晶体管 (FET)，为超级电容器提供恒定电流，将多余的能量储存在超级电容中；
当光线较弱时，太阳能电池可以和超级电容一同向负载供电；
当光照不足或没有光照的情况下，TPS61094 进入 Boost_on 模式，关闭旁路 FET，并通过超级电容器中存储的电荷为负载供电。
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这是具体的电源电路：
VIN是光伏电池的电源输入，VSUP通过保险丝和一个跳线帽连接到超级电容，VOUT是TPS61094输出的3.3V电源为系统供电。TPS61094输出的电压可以通过电阻R3进行设置，R3选择4.75KΩ，输出的电压为3.3V：
电阻R2用于设置超级电容的充电终止电压，本设计中采用的超级电容组耐压是2.7V，因此设置充电终止电压为2.6V。
R1用于设置超级电容的充电电流，充电电流最大可达0.6A，将充电电流设置为0.3A，使用100K的电阻。
现场调试效果
为了验证项目实现的效果，特别选择了人多的食堂门口以及实验室门口。
两个字形容：完美！如果感兴趣想自己做的小伙伴，提供设计资料给大家参考：在“达尔闻说”回复：科研神器，获取资料。
超级电容 VS 电池
作为新型的储能器件，大家对超级电容不是那么熟悉，接下来我们就花点时间，把超级电容和电池做一个简单的对比，一目了然：
1）应用场景：
超级电容适合在短时间的能量存储场景，比如1分钟储能，支持快充和快放。还可用于各种需要高突发电流或短暂备用电池的高峰值功率和便携式应用中，例如UPS系统。
电池则更适合长时间的能量储存。
2）寿命：
超级电容可以循环充放电高达50万次，但寿命会随着温度及工作电压上升而缩短。
电池只能支持1千多次的充放电循环。
3）充电特性：
通常情况，超级电容充电要比电池容易，既可以接受恒压充电，也可以接受恒流充电，随着时间的推移，电压是线性增长。而电池的充电要更复杂，而且取决于电池的类型。在充电过程中，电池的电压、电流的实时监测实时调整必不可少。
4）放电特性：
当超级电容放电时，内部等效的ESR将引入一个电压降，更重要的是随着放电进行，电容的端电压将线性下降，这会对后级负载或电源设计非常不利。这就要求后级电源要有更宽的输入电压范围。比如在单个超级电容的后备系统中，后级电源必须要能支持低于500mV的电压，否则将会浪费掉超级电容中存储的一部分能量。而电池放电时，电池电压相对稳定。当电池放电时，端电压不能低于电池放电截止电压。
5）漏电流：
超级电容的漏电流随着温度上升，会快速升高。也会因为工作电压的下降而减小。而电池的漏电流随温度变化，减小的就会比较小。
一句话总结：电池能存储更多的容量，而超级电容能提供更高的输出功率。
TPS61094在升压模式或降压充电模式下的静态电流仅有60nA，在强制旁路模式下静态电流仅有4nA。如此低的静态电流让TPS61094在各类低功耗的应用场景中被广泛的使用。TPS61094加超级电容的模式更是可以为设备提供后备电源方案。如果对TPS61094感兴趣的小伙伴，可以私聊我了解更多信息。
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文章转载自：STM32嵌入式开发
文章来源于：1款绝妙超低功耗芯片：超级电容 太阳能实现7*24小时不间断电源DIY（资料开源）
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